作者：Jennifer Obem
摘要
- 在比特幣的核心技術基礎上進行了擴展，透過可擴展的一層區塊鏈為比特幣 Layer 2 (L2) 提供支援。
- 為了改善比特幣的編程限制，Nervos Network 採用了一個定制的模型（Cell 模型）進行狀態存儲，以及定制的虛擬機器（CKB-VM）來執行交易。
- Nervos 透過 RGB++ 擴展了比特幣的可用性，RGB++ 是一個基於原始 RGB 協議的資產發行協議，旨在將 CKB 定位為比特幣的執行層和資料可用層。
- 自 RGB++ 協定在 CKB 主網推出以來，CKB 網路的交易活動重新活躍起來，4月新增了近40萬個位址，較上季3月成長了181%。
- 將支付通道網路整合到閃電網路的工作正在進行中，這將使 CKB 更具可擴展性，並適用於各種區塊鏈應用。
背景
作為最大的加密貨幣，比特幣不斷獲得採用和認可。然而，它的成功也暴露出一些限制和挑戰，特別是在可擴展性方面。例如，比特幣區塊鏈在 Segwit 升級之後，將區塊大小限制在 4 MB 以內，這限制了在給定時間內能處理的交易數量。隨著網路的成長，這種限制導致了更長的確認時間和更高的交易費用，使得比特幣在處理大規模交易量時效率下降。與其他區塊鏈相比，除了價值轉移，比特幣的腳本語言目前還缺乏開發複雜智能合約所需的靈活性和表現力。
為了解決這些限制，人們提出了多種 Layer 2 (L2) 解決方案，例如支付通道、側鍊和 Rollup。它們大多旨在透過在鏈下處理交易來擴展比特幣，試圖在不影響基礎層安全性的情況下提高交易吞吐量。例如，閃電網路創建了一個二層支付通道網絡，允許近乎即時的小額支付。另一種方法是側鏈 —— 與比特幣主鏈相連的獨立區塊鏈，擁有更大的腳本可能性和更快的交易。然而，這些解決方案往往有所取捨，例如增加了複雜性、信任假設和潛在的安全漏洞。
Nervos Network 是比特幣可擴充性解決方案之一，它採用了更原生的方式，修改了支撐比特幣的 UTXO 模型。它改進了 RGB 協議，在無需跨鏈橋的情況下為比特幣提供圖靈完整的合約能力。 Nervos Network 由 Terry Tai、Kevin Wang、Cipher Wang 和 Daniel Lv 於 2018 年第一季立項，是一個旨在提高可擴展性的 Layer 1 區塊鏈。為了推動網路的開發，專案團隊從種子輪、私募輪和公募中籌集了超過 1 億美元的資金。 2019 年 11 月，Nervos Network 的 Layer 1 區塊鏈 —— Common Knowledge Base（共同知識庫，簡稱 CKB）上線。 2024 年 2 月，由 Nervos 聯合創始人 Cipher Wang 領導的 CELL Studio 推出了比特幣一層資產發行協議 RGB++。受 RGB 協議的啟發，RGB++ 協定使用 CKB 作為資料可用性和執行層，為比特幣實現了智慧合約能力和資產發行。自 2024 年 4 月 RGB++ 上網主網以來，利用 RGB++ 在比特幣上發行資產的項目數量不斷增加。截至 2024 年 6 月，現有的 15+ 個生態項目使 CKB 的鏈上活動重新活躍起來。
技術
來源：Nervos Network
Nervos Network 採用分層架構，包括一個可透過支付通道和 RGB++ 進行擴充的 L1 區塊鏈（Common Knowledge Base，簡稱 CKB）。 Cell 模型是比特幣 UTXO 記帳模型的改良版，CKB-VM 是一種客製化虛擬機，它們支援了網路的分層設計。 CKB-VM 為在網路上發起交易或建置應用程式提供了靈活的執行環境。這種設計可以讓網路透過在每一層運行專用組件來垂直擴展，類似於模組化區塊鏈。
Common Knowledge Base
CKB 是 Nervos Network 的底層 L1 區塊鏈，其運作方式與比特幣類似，採用工作量證明（PoW）共識機制。它使用比特幣演算法的升級版 NC-MAX，透過加快交易確認時間和降低孤塊率來提高網路效率和響應速度。比特幣以 10 分鐘的區塊間隔為目標，大約每兩週調整一次挖礦難度。而 CKB 會根據網路活動的變化動態調整區塊間隔（大約每四小時一次），從而優化效能。
CKB 使用了 Eaglesong 函數來確保網路的安全，這是一種 ASIC 中立的客製化雜湊函數，可取代廣泛使用的 SHA256 雜湊函數。 Eaglesong 是一種海綿函數，對多個加密元素進行了最佳化，可提供與其他工作量證明（PoW）雜湊函數同等等級的安全性，同時專門為 Nervos Network 量身定制。
Cell 模型
來源：Nervos Network
Cell 模型是 CKB 資料結構的核心，可以在鏈上儲存和驗證任何資料。比特幣原始的腳本語言和 UTXO 模型限制了其執行智能合約所需的複雜計算的能力。相比之下，CKB 對 UTXO 模型進行了一般化處理，允許更靈活的資料儲存和驗證。與使用單一腳本驗證交易的比特幣不同，CKB 在其 Cell 模型中引入了雙腳本：
- Lock Script（鎖定腳本）確保只有授權用戶可以存取和使用 Cell 中的內容，與比特幣類似。
- Type Script 是可選的腳本，用於設定在未來交易中如何使用或更改 Cell 的規則。
與比特幣的有限選項相比，此系統使 CKB 能夠支援更多的功能，使其更適合各種應用。 CKB 中的每個 Cell 都是一個可編程 Cell ，可以保存不同的資料類型，如代幣、智能合約和特定的應用狀態。它還可以運行複雜的類似圖靈完備語言中的腳本。 Cell 獨立運行，這意味著它們可以在不影響區塊鏈其他部分的情況下進行更新或引用，透過並行的方式提高可擴展性。
CKB-VM
CKB-VM 是 CKB 的執行引擎，用於運行智慧合約和去中心化應用程式。該虛擬機器使用 RISC-V 指令集，這是一種靈活、簡單的開源硬體架構集（ISA），支援多種程式語言，包括 C 和 Rust 等流行語言。這種廣泛的兼容性使 CKB-VM 有別於通常僅限於特定語言的其他區塊鏈的虛擬機，並向更廣泛的開發者社群開放。 CKB 網路也支援 JavaScript、Rust、Go 和 Java 等主流語言的 SDK，方便開發者使用熟悉的工具進行開發。這使得開發人員更容易使用熟悉的程式語言來創建複雜的去中心化應用程式。
此外，CKB-VM 的架構提供了可預測的 gas 費用、安全的執行以及與 Cell 模型的高效集成，有助於有效管理狀態和驗證交易。可預測的 gas 費用模型避免了意外費用，提升了使用者體驗，並簡化了合約開發。
RGB++ 協定
來源：Nervos Network
CKB 利用 RGB++ 協定擴充比特幣，該協定是一種資產發行標準，可在 CKB 上擴充比特幣的功能。 RGB++ 協定可實現複雜的智慧合約和資產管理操作，而這在比特幣網路上通常是不可能實現的。最初的 RGB 協議是一個 L2 解決方案，目的是在不改變比特幣主網的情況下，為比特幣實現智慧合約和資產發行。它透過將資產綁定到特定的比特幣 UTXO，使這些資產可以隨著 UTXO 本身的轉移而轉移。 RGB 協定主要依賴客戶端驗證，交易在鏈下處理和驗證，從而減少了比特幣網路的負載。然而，這種方法也有局限性，例如資料可用性方面的潛在問題 —— 由於資料不會儲存在鏈上，因此在需要時可能無法隨時存取。此外，對客戶端驗證的依賴增加了複雜性，可能會影響使用者體驗。
Nervos Network 透過 RGB++ 協定解決了這些限制，該協定透過使用 CKB 作為比特幣的資料可用性和執行層，擴展並增強了原始 RGB 協定背後的原理。 RGB++ 透過同構綁定技術，將比特幣 UTXO 映射到 CKB 的 Cell 上，實現了與 CKB 圖靈完備智能合約的無縫整合。這是透過利用 CKB 的分層架構和 Cell 模型來實現的，允許比特幣資產與 CKB 上的 dApp 進行互動。透過使用 RGB++，CKB 可以為比特幣執行更複雜的智慧合約，而這在最初的 RGB 協定中是不可能實現的。 RGB++ 也引入了關鍵交易元素的鏈上驗證，提高了安全性和資料可用性。此外，RGB++ 協議還能實現交易折疊、共享狀態的無主合約以及非互動式轉賬，且無需跨鏈橋即可實現比特幣的跨鏈轉移。
支付通道
作為底層公鏈，CKB 可以透過支付通道擴展，例如 Polycrypt 開發的支付通道框架 Perun。透過在鏈下處理交易和鏈上結算，這些支付通道可以支援從小額支付到支付網關等多種應用，從而提高 CKB 的效能。 Perun 利用了 CKB 的 Cell 模型，其中 Cell 攜帶了 capacity、Lock Script、Type Script 和資料來管理通道的狀態。通道的其中一個實作（PerunLockScript）可以管理通道即時 Cell 的存取權限，而另一個實作（PerunTypeScript）可以處理狀態轉換的驗證邏輯。從通道獲得資金到關閉，這些轉換都是自動管理的。截至發稿時，Perun 仍在測試中，尚未在 CKB 主網上線。 Nervos 核心開發人員也正在努力將 CKB 連接到比特幣的閃電網絡，使用戶能夠在不依賴第三方的情況下交換 BTC 和 CKB。
代幣經濟學
Nervos Network 的原生代幣 CKByte（CKB）在維護網路安全和激勵有效儲存方面發揮著重要作用。 CKB在網路中的主要角色包括：
- 授予代幣持有者資料儲存權。
- 作為鏈上交易的手續費。
- 作為區塊獎勵發放給礦工，以確保網路安全。
此外，CKB 代幣有三個來源：（1）創世區塊；（2）基礎發行；（3）二級發行。
創世區塊
2019 年 11 月主網啟動時，創世區塊鑄造了 336 億枚 CKB 代幣，其中 84 億枚 CKB 代幣（佔初始發行的 25%）被立即銷毀。在銷毀的這84 億枚 CKB 中，50.4 億枚代幣被用於鏈上存儲（"佔用鏈上空間"），剩餘的 33.6 億枚代幣處於流動狀態（"流動性"）。對這些被銷毀的代幣進行相應的狀態分配，目的是為了讓礦工在最初時至少能獲得二級發行的 15%，而國庫基金至少能獲得 10%。值得注意的是，目前分配給的國庫基金的 CKB 代幣全部被銷毀，只有透過網路硬分叉才能更改此設定。
創世區塊中的CKB 分配如下：
- 公募（~21.50%）： 創世區塊的最大部分在2018 年提供給了公募投資者，並在2019 年11 月主網啟動時全部釋放。
- 生態基金（17.00%）： 生態基金將支持 Nervos 生態系統內的第三方開發者。在創世區塊的計畫中，這筆撥款的 3% 已經到位，其餘部分將在兩年內發放，並在 2022 年 12 月結束。
- 團隊（15%）： 保留給專案團隊，在 2022 年 5 月結束四年的鎖定期。
- 私募（14%）： 於 2018 年 7 月提供給私募投資者。其中 66.60% 在主網啟動時釋放，其餘部分在 2020 年結束兩年的鎖定期。
- 合作夥伴（5%）： 這筆撥款是為幫助建立 Nervos Network 的策略夥伴預留的，鎖定期是四年。
- 測試網獎勵（0.5%）： 這些獎勵在主網啟動時全部分配給測試網和漏洞賞金計畫的參與者。
- 銷毀（25%）： 在創世區塊中，這部分直接銷毀，以確保礦工和國庫基金持續獲得二級發行。
基礎發行
CKB 基礎發行（一級發行）的目標是在網路的早期發展階段提升網路的安全性。每個 Epoch 的 CKB 基礎發行量固定，全部獎勵給礦工，獎勵他們處理網路上的交易。基礎發行的上限為 336 億枚 CKB 代幣，並遵循與比特幣類似的通膨時間表，即每四年減半一次，直至達到供應量的上限。 2023 年 11 月，CKB 經歷了首次減半事件，基礎發行的年發行量從 42 億枚 CKB 降至 21 億枚。
二級發行
CKB 透過兩種方法管理狀態爆炸。首先，要在鏈上儲存數據，用戶必須鎖定 CKB 代幣。 CKB 不會直接向鎖定 CKB 代幣的用戶收取費用來支付狀態租金，而是透過稱為二級發行的通膨機制間接收取費用。每年，13.44 億枚 CKB 代幣透過二級發行被鑄造出來，並分配給礦工、Nervos DAO 儲戶以及國庫基金。因此，二級發行針對儲存資料的用戶引入了通貨膨脹，因為鎖定的 CKB 代幣會自動面臨價值稀釋，這是支付狀態租金的間接方式。截至寫文，已有超過 6 億枚 CKB 代幣作為狀態租金分配給了礦工，約 11.5 億枚 CKB 代幣獎勵給 Nervos DAO 儲戶，分配給國庫基金的超過 42.7 億枚 CKB 代幣被直接銷毀。
Nervos DAO
透過 Nervos DAO，CKB 代幣持有者可以原生地避免被二級發行所稀釋。透過將持有的 CKB 代幣鎖定到 Nervos DAO 智能合約中，用戶可以從二級發行中獲得代幣獎勵，確保其持有的代幣免受通貨膨脹的影響。 Nervos DAO 儲戶獲得的收益率與二級發行的通膨率相同，隨著總供應量的增加，APR 也會繼續下降。使用者可以隨時往 Nervos DAO 存款，最低金額為 102 CKB，但提款只能在 30 天存款週期結束後才能進行。
截至寫文，已有 92 億枚 CKB 代幣存入 Nervos DAO。 CKB 的存入流通比為 20.84%，在過去兩年中一直呈下降趨勢。這種下降趨勢可能是因為 CKB 上的未花費 Cell 數量不斷增加。
網路活動
在過去的一年裡，CKB 網路持續活躍。截至目前，CKB 的日均交易量為 43,600 筆。與 2023 年第四季的每日平均 20,800 筆相比，成長了 110%。在新增地址方面，4 月份的鏈上活動明顯增加。 4 月創建了 387,600 個新地址，與 3 月相比，季增了 181%。
自 4 月以來，CKB 上的 Cell 活動一直在穩定增加，部分原因是 RGB++ 協定的推出。 Cell 活性分為未花費 Cell 和已花費 Cell。未花費 Cell 可用於未來的交易、智能合約執行和數據存儲，反映了網路活動和採用率的提高。已花費 Cell 雖然不再用作交易輸入，但仍包含可存取和引用的有價值數據，有助於區塊鏈的歷史和數據可追溯性。截至 2024 年 5 月 15 日，共有 170 萬個未花費 Cell ，與第一季末相比成長了 13%。至於已花費 Cell ，截至發稿時，CKB 上共有 5,760 萬個已花費 Cell 。
自 RGB++ 協議於 2024 年 4 月 3 日上線以來，已有超過 13,200 筆交易和 4,400 個獨立地址使用該協議。整個 5 月和 6 月的網路活動呈下降趨勢，但利用 RGB++ 的更多生態專案應該有助於扭轉這一趨勢。
安全性與去中心化
作為 PoW 網絡，礦工透過解決加密難題來驗證交易並向區塊鏈添加新區塊，從而確保 CKB 的安全。每挖出一個區塊，礦工就能獲得該區塊的全部 “基礎發行” 獎勵和部分 “二級發行” 獎勵。礦工還可以從處理網路交易的交易費中獲得提案獎勵或提交獎勵。為了在不降低效能的情況下管理網路活動的變化，CKB 定制的 NC-MAX 共識協議大約每四小時根據網路的孤兒率調整一次挖礦難度。這樣，網路可以優化出塊時間，同時降低區塊重組的可能性，因為區塊重組可能會破壞網路的穩定性。
算力是對 PoW 區塊鏈礦工基礎運算能力的衡量標準。因此，算力代表 CKB 網路的安全性。 2024 年，CKB 全網算力不斷刷新歷史新高。 4 月 27 日，CKB 的全網算力達到 397.5 PH/s，是 CKB 網路有史以來的最高算力值。算力上升的部分原因是 Binance 於 2024 年 4 月 18 日開啟了 CKB 礦池。與算力類似，2024 年的平均挖礦難度也創下了歷史新高（4 月 21 日該值為 3.96E）。
生态系统
Nervos Network 继续通过资金、基础设施和工具支持来促进生态系统的发展。在 2019 年 11 月主网上线时，约 57 亿 CKB（占创世区块 CKB 分配额的 17% - 写文时为 6240 万美元）被预留用于生态基金。多年来，生态基金已为多个生态发展计划提供了种子资金，以推动网络的发展计划。其中之一是 CKB Eco Fund（前身为 InNervation），该生态基金专注于孵化和投资使用 RGB++ 连接 CKB 和比特币的早期和种子轮项目。CKB Eco Fund 支持生态项目建设关键的基础设施和跨领域的去中心化应用，包括 DeFi、游戏、工具、NFT 市场等。2024 年 1 月，CKB Eco Fund 推出了 BTCKB 计划，旨在通过 PoW 共识机制和 UTXO 模型加强比特币和 CKB 区块链之间的集成。BTCKB 计划引入新的智能合约功能，将 BTC、Taproot Assets 和 RGB++ 资产纳入到 CKB 区块链中，从而增强比特币区块链的功能。作为该计划的一部分，CKB Eco Fund 还孵化了 CELL Studio，这是一家由 Nervos 联合创始人 Cipher Wang 领导的区块链软件公司，也是 BTCKB 计划的牵头者。CELL Studio 开发基础设施和应用程序，以增强和扩展 Nervos 生态系统，它与 ConsenSys 为以太坊开发 Infura 和 MetaMask 等基础工具的方式类似。截至目前，CELL studio 开发的知名生态系统工具包括：
- CoTA： CKB 上 fungible 和 non-fungible token 的聚合协议。
- ForceBridge： 连接 CKB 和其他区块链网络的跨链互操作性协议，目前支持以太坊和 BNB 智能链。
- Spore：由 CKB 支持的链上数码物（DOBs）协议。
自 2024 年 4 月 RGB++ 主网上线以来，已经有超过 15 个现有生态项目利用该协议进行资产发行。值得重视的生态项目包括：
- UTXO Stack：基于 RGB++ 协议的比特币 L2 "OP Stack"。
- JoyID：非托管钱包，利用生物识别技术进行用户身份验证，支持多个网络，包括以太坊、比特币和 RGB++ 资产。
- HueHub： 去中心化交易平台和 launchpad，支持比特币上的 RGB++ 资产。
- Stable++： 去中心化的稳定币协议，支持 CKB 和 BTC。
- World3: 基于 RGB++ 协议和 DOB 的自主世界游戏。
- Nervape： 基于比特币的多链可组合数码物，其 “基础资产” 在比特币上发行，“附属资产” 在 CKB 上发行。
- Haste：RGB++ 资产管理解决方案。
- d.id：比特币去中心化身份协议。
CELL Studio 发布的 RGB++ 开发路线图强调了 2024 年内要完成的重要计划包括：
- 发布一个跨 UTXO 链发行 RGB++ 资产的跨链协议。
- 通过 RGB++ 协议将 Atomicals、Orderals 和其它基于 UTXO 的资产无桥跨链到 CKB。
- 提出并实施支持多网络的 RGB++ 扩展解决方案。
- 将 RGB++ 与 CKB 闪电网络连接起来。
作为 BTCKB 计划的一部分，CKB Eco Fund 还打算推出连接 BTC 和 CKB 的跨链桥和基于 UTXO 的 DEX。此外，还会利用 RGB++ 协议为 CKB 开发了一个支付通道网络，相关的概念验证已完成。该支付通道网络将连接到闪电网络，使 CKB 更具可扩展性，适合各种区块链应用。
竞品分析
作为比特币 L2，Nervos Network 扩展比特币的方法主要是通过 RGB++ 协议来增强比特币的功能。像 Stacks 这样的竞品提供了定制的执行环境和编程语言，而 Rootstock 则对两条链之间的交易进行挂钩。相比之下，Nervos 的目标是在不增加复杂性或损害去中心化的情况下增强原生的比特币体验。借助 RGB++ 协议，CKB 可以为比特币提供与比特币原始 UTXO 模型紧密结合的智能合约执行环境。这种设计可能会为 Nervos Network 带来优势，吸引那些对偏离比特币核心理念 —— 去中心化和安全性 —— 的解决方案持怀疑态度的用户
与闪电网络这样的扩展解决方案相比，CKB 的智能合约提供了更广泛的功能，可为开发者在比特币上构建更复杂的应用程序提供服务。虽然闪电网络能有效促进快速、低成本的交易，但它并不支持复杂的去中心化应用。与此同时，Liquid Network、Merlin Chain 和 Bouncebit 等平台需要信任半中心化的联盟来管理侧链与比特币主网之间的跨链桥。CKB 使用链下计算和链上结算的方法，避免了这种程度的中心化。
尽管如此，Nervos 利用 RGB++ 协议扩展比特币的方法并非没有局限性。在数据可用性和资产发行方面对外部网络（特别是 CKB 区块链）的依赖，为比特币带来了额外的复杂性和潜在的延迟。此外，由于缺乏全面的开发工具和多方交互解决方案，限制了该协议有效支持去中心化应用的能力。最后，CKB 区块链上交易的透明性损害了 RGB 协议最初提供的隐私优势。
总结
随着人们对比特币原有功能之外的可扩展性和功能的需求不断增长，比特币 L2 市场也在持续发展。各种 L2 解决方案，如闪电网络、侧链和 Rollup，旨在通过将交易移出主链来解决这些问题，从而在不影响安全性的情况下提高比特币的吞吐量。然而，这些解决方案往往会带来新的复杂性和安全挑战。Nervos 的与众不同之处在于通过 RGB++ 扩展了 RGB 协议。RGB++ 为比特币提供了原生扩展，集成了与比特币 UTXO 模型直接相关的更深层次的智能合约功能。这些功能反过来又促进了比特币实用性更加无感、更加安全的扩展。此外，将支付通道网络与闪电网络连接在一起的工作正在进行中，这将使 CKB 更具可扩展性，适用于许多区块链应用。
最终，Nervos 的目标是通过简化用户和开发者体验来加强其在比特币 L2 领域的地位。此外，Nervos 还可以优先为更广泛的资产类型和复杂应用提供 RGB++ 支持，从而提高其在比特币生态系统中的实用性。通过这样做，Nervos 可以在比特币作为去中心化应用和智能合约平台的更广泛采用和功能性方面发挥关键作用。
以上是了解 Nervos Network（CKB）：全面概述的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
